熱經濟學的發展及應用論文

關于熱經濟學的發展及應用論文

　　目前世界人口的增長，人們生活水平的提高、科技的發展，都在客觀上加大了能源的消耗，然后，能源并非取之不盡。能源緊缺的問題也日益凸顯，我國正處于轉型期，協調能源與發展的關系，實現可持續發展是當前形勢下的必然趨勢，重視系統的節能指標的意義也就不言而明了。

　　1熱經濟學的發展歷程概述

　　熱經濟學起源與20世紀50年代末期，創始人為美國的Tribes。他在其指導的博士論文能量系統的火用分析中，第一次將經濟因素引入到了火用分析之中，并首次提出了通過系統逐個尋優達到全局最優的目的。到20世紀60年代中期，熱經濟學初步有了完善的體系，并被學術界命名為thermo-economics。

　　Tribes的學生Revamps還發表了熱經濟學孤立化原理的數學論證。隨后，美國的另一學派代表人物R.Gaggioli，他以代數為主要數學計算模式，進而發展了代數模式的熱經濟學。德國的Beyer，結構系數模式經濟學發展為符號經濟學，也稱知陣模式熱經濟學(因為西方國家習慣稱知陣為符號)，知陣模式代表了熱經濟學的成熟階段。

　　到了1995年，王加漩等科學工作者開始在我國推行國際上各種流派的火用經濟學的先進理論。部分學者根據我國的具體國情對其研究應用，并且已經取得了一定的成就，逐漸形成了各自的流派。

　　2熱經濟學的原理與優勢

　　目前存在的能量評價方法包括以熱力學第一定律為基礎的能量分析法。這種分析法雖然操作簡單，且已經被廣泛應用，但評價值側重于量而沒有評價質。另一種是以熱力學第一定律和第二定律和火用平衡理論為框架的火用分析法。這種方法在對能量系統進行綜合分析優化的時候，得出的結果往往無法顧及經濟因素。目前最為科學全面的分析是法是本文研究的將熱力學分析與經濟因素綜合分析的熱經濟學分析法也稱火用經濟學分析法。這種方法結合了工程經濟學、系統工程、最優化技術以及決策理論等基本思想，兼顧能量使用的量與質，并將系統的火用流價格數據化，能夠評估兼顧能量使用效率與經濟價值的綜合結果，這種分析法在復雜的工程分析、診斷、優化、改進中，都有重大作用，技術優勢非常明顯。

　　熱經濟學的分析能夠全面輔助系統的優化，它的基本原理是在進行系統優化時，確定考慮的變量及變量之間的關系，然后選擇約束條件和決策變量，最后用數學手段描述出目標函數與約束方程，進行求解。求解答案能夠對項目設計提供重要參考資料，包括對可行方案的選擇、對改進措施的評價、對成本的真實計算以及單元系統的維護與更替。

　　3熱經濟學的應用

　　熱經濟學是分析現代工程系統中一切與能力相關的系統的熱力學方法，一般來說，從原則上區分，可以分為兩大類方法，一是在卡諾和克勞修斯研究框架中，利用系統能平衡概念分析的系統各項技術、經濟指標的完善程度，通過把被研究系統與卡諾循環理想循環系統進行對比，從它們之間的接近的程度判定系統的完善程度。

　　二是以吉布斯理論為框架，采取熱力學勢概念的分析方法，分析系統中能量轉換過程，以熱力學勢為分析重點，進而分析各種形式之下功的數值。從這一原理出發，我們可以評估被分析系統任意一點上的物流與能流所做功的性能。這一點能夠無視系統的機構復雜程度而直接對系統性能進行評估，所以，我們可以充分利用這一方法的特點，分析得到需要的全部信息。這種方法，首先在化學熱力學領域被廣泛應用，而其他領域一般仍沿用第一類方法。

　　在我國熱經濟學分析法被引入到熱力系統，我國學者首先主要通過概念模型來分析熱力系統，并實際通過繪制結構圖對實際操作進行了指導，熱經濟學理論并且被用于分析復雜的能量體系，模擬故障診斷，并用于計算成本。

　　在系統的優化方面，熱經濟學被用于對系統進行分析，分析的內容包括燃料、產品流的成本，和最紅產品的形成過程，在此過程中，通過計算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型，實現了在線診斷系統性能的目標，隨后熱經濟學概念引入到火電機組，建立了加熱器故障診斷指標的通用數學模型，實現了加熱器故障診斷的可能性。還有學者通過研究火用流的計價和費用分配問題，對把輸入的火用流進行拆分，提出了基于能級相近最大化相供的火用流計價策略，并將此原理應用于熱電聯產熱力系統之中。

　　生態系統的求解問題通常會遇到非線性問題和含義的穩定問題，對這類問題進行求解，必須使用微分幾何與張量代數、步驟較為繁瑣，且這些方法難度較大。再忽略精度細微誤差的前提之下，我們可以使用網絡熱力學方法去求解，網絡熱力學分析法是近年來發展并逐漸成熟的計算方法，雖然目前仍有待完善，但是前景光明。

　　4結語

　　目前，能源問題是我國發展的重點問題，而熱經濟學研究目的就是把能源效益與企業的經濟效益結合起來，為企業發展制定長期的宏觀的可持續發展戰略，兼顧節能效益與經濟效益，為企業或者其他社會單位提供重要的決策依據，所以，研究熱經濟學對于我國能源發展具有重大意義。

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